GUIA 8 Laborat Fiquim- LEY Gases Boyle Isoterma PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA - MINAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUIMICAS Y DINAMICAS

MANUAL DE LABORATORIO DE FISICOQUIMICA LABORATORIO Nº 8 COMPORTAMIENTO DE LOS GASES IDEALES

-1-

PRÁCTICA DE LABORATORIO N°.8A LEY DE CHARLES 1.-Objetivos: - Estudiar el cambio de volumen del aire a presión constante. - Determinar la tasa de enfriamiento del aire. - Encontrar un valor experimental del cero absoluto en oC. - Encontrar un valor experimental de la constante de enfriamiento del aire. - Verificar la validez experimental de la ecuación de estado para el aire. 2. Introducción La ley de Charles predice el comportamiento de los gases ideales los cuales se rigen por una constante. El comportamiento de esta ley está basado en la teoría cinética de los gases que nos llevan a un cálculo especial referencial 3. Materiales y reactivos Experimento 1 Materi al

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Soporte universal Tela de asbesto Tubo de ensayo Tapón horadado Termómetro 110°C Cronometro Pipetas de 1 mL Cristalizador Pipeteador Probeta de 50 mL

Reactivo s

Alkaseltzer Agua

4. Metodología a. Montar el dispositivo experimental tal y como lo muestra la Figura. Se toma una probeta de 50 mL y se llena de agua.

b. Se voltea la probeta cuidadosamente en el cristalizador el cual contiene agua a un nivel aprox. tres cuartas partes. Asegurarse que no se introduzcan burbujas de aire. c. Se introduce un gas que puede ser CO2, H2, O2, aire, etc. En nuestro caso prepararemos CO2, en un tubo de ensayo que tiene un tapón horadado, conectado con una manguera a la probeta. d. Se pone en el tubo de ensaye un octavo de la tableta de alkaseltzer, y se le agrega 1 mL de agua. e. Tapar inmediatamente el tubo. f.

El gas CO2 producido, entrará a la probeta, cuidando que se llene a la mitad de su capacidad. A condiciones ambientales ( P = 1 atm T =

25 °C)

g. Terminada la operación se retira la manguera de CO2. En este momento el sistema se encuentra listo para realizar el experimento. h. La probeta de 50 mL debió atrapar 25 mL de gas CO2 aproximadamente.

i. Se incrementa la temperatura con el mechero hasta expandir el gas hasta un volumen de 49 mL aprox..

j. Se registra la temperatura y el volumen. k. Se retira el mechero y se deja enfriar el sistema. Registre los valores experimentales de volumen y temperatura cada minuto por 15 minutos. LEY GENERAL DE LOS GASES IDEALES…. P1V1/T1 = P2V2/T2=……… PRESION CONSTANTE: P = K, cte

P1 =P2 = ….. V1/T1 =V2 / T2= k

Dato de laboratorio

Volumen (ml) 50 46 42 38 34 30 26 22 20

Temperatura (°C) 100

Hacer la gráfica V vs T °C… proyectado…

k

5. Conclusiones Escriba al menos una conclusión por cada objetivo propuesto. 6. LISTA DE REFERENCIAS Lea & Burke, “Physics: The Nature of Things”, Brooks/Cole, 1997, Sec. 19.2. Serway, R. A., Beichner, R.J., “Física para Ciencias en Ingeniería”, TOMO 1, 5ª Edición, 2001. 7.-ANEXO VIDEO LEY DE GASES IDEALES https://www.youtube.com/watch?v=yTKT-e5b5nc VIDEO LEY DE GAY LUSSACC – VOLUMEN CONSTANTE https://www.youtube.com/watch?v=rkklHK1n0NY https://www.youtube.com/watch?v=OJ9_mgkwZAk VIDEO LEY DE BOYLE- MARIOTTE https://www.youtube.com/watch?v=PWNNrM9PW8g VIDEO LEY DE CHARLES https://www.youtube.com/watch?v=4Yf1qpUpVYg

PREINFORME INTEGRANTES DEL GRUPO: Apellid os

Nombr es

1. Presión del aire atrapado (Cálculo): Tamb= P= 1.013x105 Pa ; at m g

Cali

= (9.77 ± 0.10) m / s 2 ; r

2.- Condiciones de laboratorio:

Hg

= 1.36 x104 kg / m3 .

Código

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 3. Gráfica V vs. T: En papel milimetrado o usando EXCEL. Cálculo de la pendiente de la curva V vs. T:

Intercepto de la gráfica con el eje de temperatura, Tcorte = Interpretación de la gráfica V vs. T. Significado de la pendiente:

4.

5. Gráfica T vs. t: En papel milimetrado o usando EXCEL. OBSERVACIONES 1. Escriba una observación sobre el comportamiento cualitativo de la gráfica T vs. t: 2. Escriba una observación de este experimento en cuanto a la relación V vs. T:

PRACTICA Nº 8B LA LEY DE BOYLE – MARIOTTE….T = cte 1.-Objetivos Determinar experimentalmente la relación que existe entre la presión y el volumen de un gas a temperatura constante. 2.-Introducción Para describir el comportamiento de un gas necesitamos cuatro cantidades medibles; la presión, el volumen, el número de moléculas o su equivalente en moles y la temperatura. Esas cuatro variables determinan el estado de una muestra de gas. Tras varios experimentos a temperatura constante en los que se modificaba el volumen de un gas y se registraba su presión, Robert Boyle (1627-1691) encontró la relación entre estas variables y formulo la ecuación de estado para los gases ideales, más conocida como Ley de Boyle: �� = ��� Con 𝑅 = 0.082

𝑅∗ ∗

ó

𝑅 = 8.32 ∗

𝑅

(1) .

De donde se puede rescatar que la presión de un número constante de moléculas de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen ocupado por este. 3.- Materiales -

Sensor de presión PASCO. Jeringa. Computador con interfaz PASCO y software DATA STUDIO.

4.- Montaje Experimental a. Armar el sistema de la figura 4.1, conectando el sensor de presión a la jeringa. a.

i. Figura 4.1: Montaje experimental.

b. Conecte el sensor de presión al canal análogo A de la interfaz PASCO. 5.-Procedimiento a. Conectar el sensor de presión al canal A de la Interfaz PASCO. b. Abrir el programa Data Studio. c. Crear un nuevo experimento y agregar el sensor correspondiente al sensor de presión absoluta (Pressure Sensor Absolute). d. Hacer click en Opciones (Options) y activar la opción para ingresar datos por teclado Teclado (Keyboard). En el casillero Nombre (Name) ingresar “volumen” y en casillero Unidades (Units) ingresar “cc”. Presionar Ok. e. Presionar el botón Calculadora (Calculate) e ingresar la fórmula para que el computador calcule el inverso del volumen. Para ello definir la variable y=1/x, dónde la variable x debe quedar definida como volumen. f. Ubicar el pistón de la jeringa en la posición inicial (18cc), luego conectar la jeringa al sensor de presión y desplazar el pistón lentamente hasta 16cc. g. Iniciar la recolección de datos presionando Inicio (Start). h. Presionar Mantener (Keep) y se abrirá una ventana en la cual se debe ingresar el primer dato correspondiente al volumen 16cc. i. Desplazar lentamente la jeringa de a 1cc a la vez y esperar 5 segundos antes de registrar el siguiente dato con el botón Mantener (Keep). Repetir hasta llegar a los 6cc.

6.-CUESTIONARIO a. Obtener el gráfico Presión v/s volumen. ¿Qué representa físicamente la curva de éste gráfico? Explicar b. Obtener el área bajo la curva del gráfico Presión v/s volumen. Interpretar físicamente este resultado. c. (Para obtener el área bajo la curva debe presionar

, y seleccionar Área.)

d. Obtener el gráfico de Presión v/s 1/V (variable y). Obtener e interpretar el valor de la pendiente. e. Obtener el número de moles de aire encerrado en el cilindro, a partir del área del gráfico Presión v/s volumen. f.

NOTA: Recordar que el trabajo realizado por el pistón está dado por ��

∫�� � ��. Además, recordar que ∫�1� � (( �� = ln (�) − ln (�) . g. Calcular el número de moles a partir de la pendiente del gráfico Presión v/s 1/V. h. Comparar los resultados obtenidos en 4 y 5. Explicar la razón de la diferencia entre estos. i. Obtener la masa del gas encerrado a partir de los resultados obtenidos anteriormente. j. En el proceso de empujar el pistón de la jeringa, ¿El aire realiza trabajo positivo o negativo?. Justifique.

7.- Cálculos 8.- Conclusiones 9.- Lista de referencias...